本发明涉及一种热源利用及压缩气体生产，特别涉及一种以热源为动力制备压缩气体的设备及方法。
背景技术：
1、压缩气体的生产，基本都以机械能驱动压缩机进行生产，而机械能又大多来源于热能转化。如火力发电机组、核电机组、光热发电机组等均以热能为动力发电，电力输送到各类气体压缩设备，通过电动机转化为机械能驱动容积式压缩机或速度型压缩机提升气体压力，转化过程复杂且损耗较大。而实际生产生活中，又存在大量热能资源因其品位不高、回收经济性差、分散等原因导致其无法有效转化为机械能或电能加以利用，进而导致大量热能资源浪费。而实际生产生活中又存在大量气体需要增压的场合。
2、因此，若能用热源为动力直接压缩气体，既可以减少“热能-机械能-电能-机械能-气体压缩”复杂转化传输过程中的能量损耗，又可以对生产生活中的各类难以回收利用的热能资源(尤其是低品位热源)进行高效回收利用，提升热能资源的综合利用率，降低压缩气体生产所需的电力等能源消耗，有利于降本增效。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的是提供一种制备压缩气体的热力型系统及方法，以解决用热源直接生产压缩气体的技术问题。
2、本发明中换热气缸，其包括换热容器，换热容器上设置有进气口和排气口，所述换热容器的内腔分为加热区和冷却区；
3、所述换热气缸还包括包围在换热容器的加热区外侧的热源介质容腔和包围在换热容器的冷却区外侧的冷却介质容腔，所述热源介质容腔上设置有热源介质进口和热源介质出口，所述冷却介质容腔上设置有冷却介质进口和冷却介质出口；
4、所述换热气缸还包括用于让气体在加热区和冷却区之间转移的气体置换机构。
5、进一步，所述气体置换机构包括用于驱动气体在加热区和冷却区之间转移的填充体和用于驱动填充体在加热区和冷却区之间往复移动的驱动机构。
6、进一步，所述填充体的外侧面和换热容器内壁之间形成气体流动间隙。
7、进一步，所述驱动机构为电动推杆。
8、本发明制备压缩气体的热力型系统，其包括上述换热气缸，且所述换热气缸为若干个，且各个换热气缸通过连接相邻换热容器的进气口和排气口的管路串联布置，且每个换热容器的进气口端管路上设置有单向进气阀，串联路径上最后一个换热容器的出气口端管路上设置有控制排气压力的阀门。
9、进一步，所述控制排气压力的阀门为单向排气阀。
10、本发明使用上述系统制备压缩气体的方法，其包括：
11、步骤1：根据实际热源温度、冷却介质温度和最终气压需要设计换热气缸的串联级数，位于第一级的换热容器的进气口通过单向进气阀与气源连接，位于最后一级的换热容器的出气口通过控制排气压力的阀门输出压缩气体；
12、步骤2：向各级换热容器外侧的热源介质容腔通入热源介质，向各级换热容器外侧的冷却介质容腔通入冷却介质；
13、步骤3：控制气体置换机构将串联路径上奇数级换热容器内的气体从冷却区置换到加热区，利用热源介质与置换到加热区内的气体换热，使气体升温升压；同时控制气体置换机构将串联路径上偶数级换热容器内的气体从加热区置换到冷却区，利用冷却介质与置换到冷却区内的气体换热，使气体降温降压；
14、当奇数级换热容器内气压高于相邻的下级换热容器内气压时，奇数级换热容器内气体推开单向阀流到相邻的下级换热容器内；
15、步骤4：控制气体置换机构将串联路径上奇数级换热容器内的气体从加热区置换到冷却区，利用冷却介质与置换到冷却区内的气体换热，使气体降温降压；同时控制气体置换机构将串联路径上偶数级换热容器内的气体从冷却区置换到加热区，利用热源介质与置换到加热区内的气体换热，使气体升温升压；
16、当偶数级换热容器内气压高于相邻的下级换热容器内气压时，偶数级换热容器内气体推开单向阀流到相邻的下级换热容器内；
17、步骤5：循环重复步骤3和步骤4，使各级换热容器重复降温降压进气和升温升压排气。
18、本发明的有益效果：
19、1、本发明制备压缩气体的热力型系统及方法，其通过串联多级换热气缸，并利用热源介质与加热区气体换热使气体升温升压，升压后气体能排入到下一级相对高压的换热容器内，然后利用气体置换机构推动换热容器内剩余气体从加热区置换到冷却区，并对利用冷却介质对位于冷却区的剩余气体降温降压，降压后换热容器又能接收上一级容器排出的气体；如此循环升温降温，换热气缸就能不断地将气体向下一级加压输出，从而实现利用热源作为动力连续制备压缩气体的目的。进而将本发明应用于有热源或余热的场景，直接利用热源或利用余热生产压缩气体，从而实现有效利用热源或回收余热，减少热能浪费；同时又能提供压缩气体，能降低压缩气体生产成本并节约能源。
20、2、本发明中换热气缸，其在工作时热源介质容腔内一直有热源介质进入，从而使换热容器的加热区一直处于相对高温状态，容器内气体置换到加热区即可快速进行热交换；冷却介质容腔内一直有冷却介质进入，从而使换热容器的冷却区一直处于相对低温状态，容器内气体被置换到冷却区即可快速的进行热交换；相对于在容器内部采用设置换热管道的加热器而言，本发明中换热器能提高对气体的加热及冷却效率，也能提高对热源介质及冷却介质的利用效率，同时有利于提高压缩气体制备效率。
21、3、本发明制备压缩气体的热力型系统及方法，若将最后一个换热容器的出气口端管路上的单向排气阀的排气压力设置为大气压力，使得本系统还具备抽真空的功能。
1.换热气缸，其特征包括：包括换热容器，换热容器上设置有进气口和排气口，所述换热容器的内腔分为加热区和冷却区；
2.根据权利要求1所述的换热气缸，其特征在于：所述气体置换机构包括用于驱动气体在加热区和冷却区之间转移的填充体和用于驱动填充体在加热区和冷却区之间往复移动的驱动机构。
3.根据权利要求2所述的换热气缸，其特征在于：所述填充体的外侧面和换热容器内壁之间形成气体流动间隙。
4.根据权利要求2所述的换热气缸，其特征在于：所述驱动机构为电动推杆。
5.制备压缩气体的热力型系统，其特征在于：包括权利要求1、2、3或4所述换热气缸，所述换热气缸为若干个，且各个换热气缸通过连接相邻换热容器的进气口和排气口的管路串联布置，且每个换热容器的进气口端管路上设置有单向进气阀，串联路径上最后一个换热容器的出气口端管路上设置有控制排气压力的阀门。
6.根据权利要求5所述的制备压缩气体的热力型系统，其特征在于：所述控制排气压力的阀门为单向排气阀。
7.一种使用权利要求5或6所述热力型系统制备压缩气体的方法，其特征在于：包括：
